JP2015156882A - 運動解析装置及び運動解析システム - Google Patents
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Abstract
【課題】精度よく運動解析を行うことが可能な運動解析装置及び運動解析システムを提供する。
【解決手段】運動解析装置20は、センサーユニット10の出力を用いて、被験者の運動解析を行う処理部200を含む。センサーユニット10は、少なくとも2500dpsの角速度を計測可能な角速度センサー110と、少なくとも50Gの加速度を計測可能な第2加速度センサー102と、少なくとも24Gの加速度を計測可能な第1加速度センサー100と、を含み、ゴルフクラブおよび被験者の少なくとも一方に装着される。処理部200は、角速度センサー110が計測する角速度を用いて、運動時のセンサーユニット10の姿勢を演算し、且つ、運動時に印加される加速度に応じて、第2加速度センサー102および第1加速度センサー100の出力の選択を行い、選択されたセンサーの加速度を用いて、運動中のセンサーユニット10の位置を演算する。
【選択図】図4
【解決手段】運動解析装置20は、センサーユニット10の出力を用いて、被験者の運動解析を行う処理部200を含む。センサーユニット10は、少なくとも2500dpsの角速度を計測可能な角速度センサー110と、少なくとも50Gの加速度を計測可能な第2加速度センサー102と、少なくとも24Gの加速度を計測可能な第1加速度センサー100と、を含み、ゴルフクラブおよび被験者の少なくとも一方に装着される。処理部200は、角速度センサー110が計測する角速度を用いて、運動時のセンサーユニット10の姿勢を演算し、且つ、運動時に印加される加速度に応じて、第2加速度センサー102および第1加速度センサー100の出力の選択を行い、選択されたセンサーの加速度を用いて、運動中のセンサーユニット10の位置を演算する。
【選択図】図4
Description
本発明は、運動解析装置及び運動解析システムに関する。
ゴルフ、テニス、野球などのスポーツでは、スイング運動のリズムやフォームを改善することで競技力を向上させることができると考えられ、近年、運動器具に取り付けたセンサーの出力データを用いて、被験者の運動を解析して提示する運動解析装置が実用化されてきている。例えば、被験者のゴルフスイングを解析するスイング解析装置では、スイング中のゴルフクラブの最大速度となるインパクト付近では大きな加速度や角速度が加わるため、センサーによりこれらの慣性量をとらえることができなければ正確なスイング解析を行うことができない。これに対して、特許文献1では、低ダイナミックレンジセンサーと高ダイナミックレンジセンサーを切り替えて、低速から高速のスイングを解析する装置が提案されている。
しかしながら、特許文献1には、加速度センサーのスペックについての記載はあるものの、運動解析に必要なジャイロセンサーのスペックについては記載されていない。これまで、高精度な運動解析に要求されるジャイロセンサーのスペックについては十分に検討されていなかった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、精度よく運動解析を行うことが可能な運動解析装置及び運動解析システムを提供することができる。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本適用例に係る運動解析装置は、少なくとも2500dpsの角速度を計測可能な第1のセンサーと、少なくとも50Gの加速度を計測可能な第2のセンサーと、少なくとも24Gの加速度を計測可能な第3のセンサーと、を含み、運動器具および前記運動器具を操作する被験者の少なくとも一方に装着されるセンサーユニットの出力を用いて、前記被験者の運動解析を行う処理部を含み、前記処理部は、前記第1のセンサーが計測する角速度を用いて、運動時の前記センサーユニットの姿勢の演算し、且つ、運動時に印加される加速度に応じて、前記第2のセンサーおよび前記第3のセンサーの出力の選択を行い、選択されたセンサーの加速度を用いて、運動中の前記センサーユニットの位置を演算する。
本適用例に係る運動解析装置は、少なくとも2500dpsの角速度を計測可能な第1のセンサーと、少なくとも50Gの加速度を計測可能な第2のセンサーと、少なくとも24Gの加速度を計測可能な第3のセンサーと、を含み、運動器具および前記運動器具を操作する被験者の少なくとも一方に装着されるセンサーユニットの出力を用いて、前記被験者の運動解析を行う処理部を含み、前記処理部は、前記第1のセンサーが計測する角速度を用いて、運動時の前記センサーユニットの姿勢の演算し、且つ、運動時に印加される加速度に応じて、前記第2のセンサーおよび前記第3のセンサーの出力の選択を行い、選択されたセンサーの加速度を用いて、運動中の前記センサーユニットの位置を演算する。
運動器具は、例えば、ゴルフクラブ、テニスラケット、野球のバット、ホッケーのスティック等の打球に用いられる器具である。
センサーユニットは、例えば、加速度や角速度を計測可能な慣性計測ユニット(IMU
:Inertial Measurement Unit)でもよい。また、センサーユニットは、運動器具や被験者の体の部位に対して脱着可能であってもよいし、例えば、運動器具に内蔵されるなど、運動器具に固定されていて取り外すことができないものでもよい。
:Inertial Measurement Unit)でもよい。また、センサーユニットは、運動器具や被験者の体の部位に対して脱着可能であってもよいし、例えば、運動器具に内蔵されるなど、運動器具に固定されていて取り外すことができないものでもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、第1のセンサーにより、一般的な被験者の運動中に加わる最大角速度をとらえ、運動中のセンサーユニットの姿勢を精度良く演算することが可能となる。また、運動時に印加される加速度の大きさに応じて、第2のセンサーおよび第3のセンサーの出力を選択することにより、一般的な被験者の運動中に加わる低加速度から最大加速度をとらえ、運動中のセンサーユニットの位置を精度良く演算することが可能となる。演算された姿勢や位置を用いて、例えばスイング軌跡を出力することができ、被験者は自分のスイングの客観的に評価することができる。
[適用例2]
上記適用例に係る運動解析装置において、前記第1のセンサーは複数軸回りの角速度を計測可能であり、前記処理部は、各軸回りに生じた角速度のノルムから打球のタイミングを演算してもよい。
上記適用例に係る運動解析装置において、前記第1のセンサーは複数軸回りの角速度を計測可能であり、前記処理部は、各軸回りに生じた角速度のノルムから打球のタイミングを演算してもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、精度良くインパクトのタイミングを検出することができ、被験者は自分のスイングの良し悪しを評価することができる。
[適用例3]
上記適用例に係る運動解析装置において、前記処理部は、運動開始時は前記第3のセンサーが計測する加速度を用いて演算を行い、運動中に印加される加速度が予め設定された閾値を超えた場合に前記第2のセンサーが計測する加速度を用いて演算を行ってもよい。
上記適用例に係る運動解析装置において、前記処理部は、運動開始時は前記第3のセンサーが計測する加速度を用いて演算を行い、運動中に印加される加速度が予め設定された閾値を超えた場合に前記第2のセンサーが計測する加速度を用いて演算を行ってもよい。
本適用例に係る運動解析装置では、予め加速度の閾値を設定することにより、例えば、スイング動作においては、スイング開始からインパクト手前までは計測レンジの低い第3のセンサーで加速度を計測し、インパクト手前からインパクト後を計測レンジの高い第2のセンサーで加速度を計測することができる。これにより、スイング時のセンサーユニットの位置を精度良く演算することができる。
[適用例4]
上記適用例に係る運動解析装置において、前記第1のセンサーは、少なくとも3000dpsの角速度を計測可能であってもよい。
上記適用例に係る運動解析装置において、前記第1のセンサーは、少なくとも3000dpsの角速度を計測可能であってもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、第1のセンサーにより、上級の被験者の運動中に加わる最大角速度もとらえることが可能である。従って、第1のセンサーが計測した角速度を用いて、より多くの被験者の運動を精度よく解析することができる。
[適用例5]
上記適用例に係る運動解析装置において、前記第1のセンサー、前記第2のセンサー、および前記第3のセンサーの少なくとも一つのサンプリングレートは1ksps以上であってもよい。
上記適用例に係る運動解析装置において、前記第1のセンサー、前記第2のセンサー、および前記第3のセンサーの少なくとも一つのサンプリングレートは1ksps以上であってもよい。
本適用例に係る運動解析装置によれば、第1のセンサー、第2のセンサー、および第3のセンサーの少なくとも1つが1msという短い周期で計測を行うので、被験者の運動を高精度に捉えることができる。
[適用例6]
上記適用例に係る運動解析装置において、前記運動器具はゴルフクラブであってもよい
。
上記適用例に係る運動解析装置において、前記運動器具はゴルフクラブであってもよい
。
本適用例に係る運動解析装置によれば、ゴルフスイングの解析を精度よく行うことができる。
[適用例7]
本適用例に係る運動解析システムは、上記のいずれかの運動解析装置と、前記センサーユニットと、を含む。
本適用例に係る運動解析システムは、上記のいずれかの運動解析装置と、前記センサーユニットと、を含む。
本適用例に係る運動解析システムによれば、運動解析装置は、センサーユニットの計測データを用いて、被験者の運動を精度よく解析することができる。
[適用例8]
上記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記センサーユニットの幅が、前記運動器具のシャフトの最大幅以下であってもよい。
上記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記センサーユニットの幅が、前記運動器具のシャフトの最大幅以下であってもよい。
シャフトは、運動器具の柄の部分であり、グリップ部を有する運動器具ではグリップ部もシャフトに含まれる。
本適用例に係る運動解析システムによれば、センサーユニットが運動器具と比較して小型であるため、被験者の運動を妨げるおそれが小さい。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
以下では、ゴルフスイングの解析を行う運動解析システム(運動解析装置)を例に挙げて説明する。
1.運動解析システム
1−1.第1実施形態
[運動解析システムの概要]
図1は、本実施形態の運動解析システムの概要について説明するための図である。本実施形態の運動解析システム1は、センサーユニット10及び運動解析装置20を含んで構成されている。
1−1.第1実施形態
[運動解析システムの概要]
図1は、本実施形態の運動解析システムの概要について説明するための図である。本実施形態の運動解析システム1は、センサーユニット10及び運動解析装置20を含んで構成されている。
センサーユニット10は、3軸の各軸方向に生じる加速度と3軸の各軸回りに生じる角速度を計測可能であり、ゴルフクラブ3(運動器具の一例)又は被験者2に装着される。センサーユニット10は、例えば、図2(A)に示すように、ゴルフクラブ3のシャフトの一部に取り付けられる。望ましくは、打球時の衝撃が伝わりにくく、スイング時に遠心力がかからないグリップ部に近い位置に取り付けられる。シャフトは、ゴルフクラブ3のヘッドを除いた柄の部分であり、グリップ部も含まれる。また、センサーユニット10は、例えば、図2(B)に示すように、被験者の手やグローブなどに取り付けられてもよい。また、センサーユニット10は、例えば、図2(C)に示すように、腕時計などのアクセサリーに取り付けられてもよい。
被験者2は、あらかじめ決められた手順に従って、ゴルフボール4を打球するスイング動作を行う。図3は、被験者2が行う動作の手順を示す図である。図3に示すように、被験者2は、まず、ゴルフクラブ3を握って、アドレスの姿勢をとり、所定時間以上(例えば、1秒以上)静止する(S1)。次に、被験者2は、スイング動作を行い、ゴルフボール4を打球する(S2)。
被験者2が図3に示す手順に従ってゴルフボール4を打球する動作を行う間、センサーユニット10は、所定周期(例えば1ms)で3軸加速度と3軸角速度を計測し、計測したデータを順次、運動解析装置20に送信する。センサーユニット10は、計測したデータをすぐに送信してもよいし、計測したデータを内部メモリーに記憶しておき、被験者2のスイング動作の終了後などの所望のタイミングで計測データを送信するようにしてもよい。あるいは、センサーユニット10は、計測したデータをメモリーカード等の着脱可能な記録媒体に記憶しておき、運動解析装置20は、当該記録媒体から計測データを読み出すようにしてもよい。
運動解析装置20は、センサーユニット10が計測したデータを用いて、被験者2が行った運動を解析して運動解析情報(スイングの情報)を生成し、記憶部に記憶させる。そして、運動解析装置20は、所定の入力操作が行われると、あるいは、自動的に、当該運動解析情報を表示部に表示する。
なお、センサーユニット10と運動解析装置20との間の通信は、無線通信でもよいし、有線通信でもよい。
[運動解析システムの構成]
図4は、センサーユニット10及び運動解析装置20の構成例を示す図である。図4に示すように、本実施形態では、センサーユニット10は、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102、角速度センサー110、信号処理部120及び通信部130を含んで構成されている。
図4は、センサーユニット10及び運動解析装置20の構成例を示す図である。図4に示すように、本実施形態では、センサーユニット10は、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102、角速度センサー110、信号処理部120及び通信部130を含んで構成されている。
第1加速度センサー100(第3のセンサーの一例)は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々に生じる加速度を計測し、計測した3軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号(第1加速度データ)を出力する。
第2加速度センサー102(第2のセンサーの一例)は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸方向の各々に生じる加速度を計測し、計測した3軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号(第2加速度データ)を出力する。
スイング解析を精度よく行うためには、計測レンジが低く、分解能が高い加速度センサーを使用するのがよいが、スイングの打球時(インパクト時)には、センサーユニット10に加わる並進加速度がほぼ最大となるとともに、打球の衝撃による加速度も加わるため、加速度センサーの出力が飽和してしまう。そこで、本実施形態では、第1加速度センサー100は、インパクト前後を除く期間の加速度を高い分解能で計測するために低い計測レンジが設定されており、第2加速度センサー102はインパクト前後の期間の加速度を捉えることができるように高い計測レンジが設定されている。なお、インパクト時には、スイング方向の並進加速度とゴルフクラブ3のシャフトの長軸方向の遠心加速度が大きいため、センサーユニット10の2軸(例えばx軸とy軸)をこの2方向に合わせるように装着する等の前提のもと、第2加速度センサー102は2軸方向の加速度を計測可能であればよい。
角速度センサー110(第1のセンサーの一例)は、互いに交差する(理想的には直交する)3軸の各々の軸回りに生じる角速度を計測し、計測した3軸角速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号(角速度データ)を出力する。
信号処理部120は、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110から、それぞれ第1加速度データ、第2加速度データ及び角速度データを受け取って時刻情報を付して不図示の記憶部に記憶し、記憶した計測データ(第1加速度データ、第2加速度データ及び角速度データ)に時刻情報を付して通信用のフォーマットに合わせたパケットデータを生成し、通信部130に出力する。
第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110は、それぞれ3軸が、センサーユニット10に対して定義される直交座標系(センサー座標系)の3軸(x軸、y軸、z軸)と一致するようにセンサーユニット10に取り付けられるのが理想的だが、実際には取り付け角の誤差が生じる。そこで、信号処理部120は、取り付け角誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、第1加速度データ、第2加速度データ及び角速度データをxyz座標系のデータに変換する処理を行う。
さらに、信号処理部120は、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102、及び角速度センサー110の温度補正処理を行う。なお、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110に温度補正の機能が組み込まれていてもよい。
なお、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110は、アナログ信号を出力するものであってもよく、この場合は、信号処理部120が、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110の各出力信号をそれぞれA/D変換して計測データ(第1加速度データ、第2加速度データ及び角速度データ)を生成し、これらを用いて通信用のパケットデータを生成すればよい。
通信部130は、信号処理部120から受け取ったパケットデータを運動解析装置20に送信する処理や、運動解析装置20から制御コマンドを受信して信号処理部120に送
る処理等を行う。信号処理部120は、制御コマンドに応じた各種処理を行う。
る処理等を行う。信号処理部120は、制御コマンドに応じた各種処理を行う。
運動解析装置20は、処理部200、通信部210、操作部220、ROM230、RAM240、記録媒体250、表示部260を含んで構成されており、例えば、パーソナルコンピューター(PC)やスマートフォンなどの携帯機器であってもよい。
通信部210は、センサーユニット10から送信されたパケットデータを受信し、処理部200に送る処理や、処理部200からの制御コマンドをセンサーユニット10に送信する処理等を行う。
操作部220は、ユーザーからの操作データを取得し、処理部200に送る処理を行う。操作部220は、例えば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどであってもよい。
ROM230は、処理部200が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
RAM240は、処理部200の作業領域として用いられ、ROM230から読み出されたプログラムやデータ、操作部220から入力されたデータ、処理部200が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する記憶部である。
記録媒体250は、処理部200の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記憶する不揮発性の記憶部である。また、記録媒体250は、処理部200が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶していてもよい。
表示部260は、処理部200の処理結果を文字、グラフ、表、アニメーション、その他の画像として表示するものである。表示部260は、例えば、CRT、LCD、タッチパネル型ディスプレイ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)などであってもよい。なお、1つのタッチパネル型ディスプレイで操作部220と表示部260の機能を実現するようにしてもよい。
処理部200は、ROM230あるいは記録媒体250に記憶されているプログラム、あるいはネットワークを介してサーバーから受信してRAM240や記録媒体250に記憶したプログラムに従って、センサーユニット10に制御コマンドを送信する処理や、センサーユニット10から通信部210を介して受信したデータに対する各種の計算処理や、その他の各種の制御処理を行う。特に、本実施形態では、処理部200は、当該プログラムを実行することにより、データ取得部201、動作検出部202、運動解析部203、記憶処理部204及び表示処理部205として機能する。
データ取得部201は、通信部210がセンサーユニット10から受信したパケットデータを受け取り、受け取ったパケットデータから時刻情報及びセンサーユニット10の計測データ(第1加速度データ、第2加速度データ及び角速度データ)を取得し、記憶処理部204に送る処理を行う。
記憶処理部204は、データ取得部201から時刻情報と計測データを受け取り、これらを対応づけてRAM240に記憶させる処理を行う。
動作検出部202は、RAM240に記憶された時刻情報と計測データを用いて、被験者2がゴルフクラブ3を用いて打球したスイング運動における動作を検出する処理を行う
。具体的には、動作検出部202は、被験者2がスイング動作を開始する前に行った静止動作(図3のステップS1の動作)を時刻と対応づけて検出する。また、動作検出部202は、被験者2のスイング動作(図3のステップS2の動作)の期間において打球したタイミング(時刻)を検出する。
。具体的には、動作検出部202は、被験者2がスイング動作を開始する前に行った静止動作(図3のステップS1の動作)を時刻と対応づけて検出する。また、動作検出部202は、被験者2のスイング動作(図3のステップS2の動作)の期間において打球したタイミング(時刻)を検出する。
運動解析部203は、動作検出部202が検出した静止時の計測データを用いてオフセット量を計算し、計測データからオフセット量を減算してバイアス補正し、バイアス補正された計測データを用いてセンサーユニット10の位置と姿勢を計算する処理を行う。例えば、運動解析部203は、センサーユニット10のセンサー座標系のy軸をY軸、Y軸に垂直な水平面上の軸をX軸、鉛直上方向(重力方向と逆方向)をZ軸とするXYZ座標系(ワールド座標系)を定義し、このXYZ座標系におけるセンサーユニット10の位置及び姿勢を計算する。被験者2のアドレス時(静止動作時)のセンサーユニット10の位置及び姿勢をそれぞれ初期位置及び初期姿勢としてもよい。運動解析部203は、例えば、センサーユニット10の初期位置をXYZ座標系の原点(0,0,0)とし、被験者2のアドレス時(静止動作時)の第1加速度データと重力加速度の方向からセンサーユニット10の初期姿勢を計算することができる。センサーユニット10の姿勢は、例えば、X軸、Y軸、Z軸回りの回転角(ロール角、ピッチ角、ヨー角)、オイラー角、クオータ二オン(四元数)などで表現することができる。
また、運動解析部203は、ゴルフクラブ3の特徴(シャフトの長さや重心の位置等)や人体の特徴(腕の長さや重心の位置、関節の曲がる方向等)を考慮した運動解析モデル(二重振子モデル等)を定義し、センサーユニット10の位置と姿勢の情報を用いて、この運動解析モデルの軌跡を計算する。そして、運動解析部203は、この運動解析モデルの軌跡情報と動作検出部202の検出情報から、被験者2がゴルフクラブ3を用いて打球した運動を解析し、運動解析情報(スイングの情報)を生成する。運動解析情報は、例えば、スイングの軌跡(ゴルフクラブ3のヘッドの軌跡)、バックスイングからフォロースルーまでのスイングのリズム、ヘッドスピード、打球時の入射角(クラブパス)やフェース角、シャフトローテーション(スイング中のフェース角の変化量)、Vゾーン、ゴルフクラブ3の減速率の情報、あるいは、被験者2が複数回のスイングを行った場合のこれら各情報のばらつきの情報等である。
特に、本実施形態では、動作検出部202及び運動解析部203は、センサーユニット10に加わる加速度の大きさに応じて、第1加速度データと第2加速度データのいずれか一方を選択し、上述した各処理を行うための加速度データとして使用する。
なお、センサーユニット10の信号処理部120が、計測データのオフセット量を計算し、計測データのバイアス補正を行うようにしてもよいし、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110にバイアス補正の機能が組み込まれていてもよい。これらの場合は、運動解析部203による計測データのバイアス補正が不要となる。
記憶処理部204は、運動解析部203が生成した運動解析情報をRAM240に記憶させ、あるいは、記録として残したい場合は記録媒体250に記憶させる処理も行う。
表示処理部205は、被験者2のスイング運動が終了した後、自動的に、あるいは、所定の入力操作が行われたときに、RAM240あるいは記録媒体250に記憶されている運動解析情報を読み出し、読み出した運動解析情報を表示部260に表示させる処理を行う。
[運動解析処理]
図5は、本実施形態における処理部200による運動解析処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
図5は、本実施形態における処理部200による運動解析処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
図5に示すように、まず、処理部200は、センサーユニット10の計測データを取得する(S10)。処理部200は、工程S10において、被験者2のスイング運動(静止動作も含む)における最初の計測データを取得するとリアルタイムに工程S20以降の処理を行ってもよいし、センサーユニット10から被験者2のスイング運動における一連の計測データの一部又は全部を取得した後に、工程S20以降の処理を行ってもよい。
次に、処理部200は、取得した計測データを用いて、被験者2の静止動作(図3のステップS1の動作)を検出する(S20)。処理部200は、リアルタイムに処理を行う場合は、静止動作を検出した場合に、例えば、所定の画像や音を出力し、あるいは、センサーユニット10にLEDを設けておいて当該LEDを点灯させる等して、被験者2に静止状態を検出したことを通知し、被験者2は、この通知を確認した後にスイングを開始してもよい。
次に、処理部200は、取得した計測データを用いて、被験者2が打球したタイミングを検出する処理(S30)を行う。
また、処理部200は、工程S30の処理と並行して、センサーユニット10の位置と姿勢を計算する処理(S40)、及び、センサーユニット10の位置と姿勢の変化から運動解析モデルの軌跡を計算する処理(S50)を行う。処理部200は、工程S40において、センサーユニット10の初期位置をXYZ座標系の原点とし、工程S20で検出された静止動作時の計測データを用いて、センサーユニット10のXYZ座標系での初期姿勢を計算し、その後の計測データを用いて、時刻と対応づけてセンサーユニット10の位置及び姿勢を計算する。
次に、処理部200は、工程S50で計算した運動解析モデルの軌跡と、工程S20及びS30で検出した動作やタイミングに基づき、被験者2が行ったスイング運動の運動解析情報を生成し、記憶する(S60)。
最後に、処理部200は、運動解析情報を表示する(S70)。
なお、図5のフローチャートにおいて、可能な範囲で各工程の順番を適宜変えてもよい。
図6は、打球タイミングの検出処理(図5の工程S20)や(センサーユニットの位置や姿勢の計算処理(図5の工程S40及びS50)等の演算処理を行う際に使用する加速度データの切り替え手順の一例を示すフローチャート図である。
図6に示すように、処理部200は、時刻tをtstartに設定する(S100)。ここで、tstartは、演算対象の最初の計測データの時刻である。
次に、処理部200は、時刻tにおける第1加速度データの絶対値が閾値X未満であれば(S110のN)、第1加速度データを用いて演算処理を行う(S120)。そして、処理部200は、時刻tがtendであれば(S130のY)、演算処理を終了し、時刻tがtendでなければ(S130のN)、時刻tを1だけ増やし(S140)、工程S110以降の処理を再び行う。ここで、tstartは、演算対象の最後の計測データの時刻である。
また、処理部200は、時刻tにおける第1加速度データの絶対値が閾値X以上であれば(S110のY)、第2加速度データを用いて演算処理を行う(S150)。そして、処理部200は、時刻tがtendであれば(S160のY)、演算処理を終了し、時刻tがtendでなければ(S160のN)、時刻tを1だけ増やし(S170)、時刻tにおける第2加速度データの絶対値が閾値Yよりも大きければ(S180のN)、工程S150以降の処理を再び行う。また、処理部200は、時刻tにおける第2加速度データの絶対値が閾値Y以下であれば(S180のY)、第1加速度データを用いて演算処理を行い(S120)、工程S130以降の処理を再び行う。
このフローチャートにおいて、閾値Xや閾値Yは、第1加速度センサー100が計測可能な最大加速度よりも小さい値に設定される。また、閾値Yは閾値Xと同じでもよいが、閾値Xや閾値Y付近で第1加速度データや第2加速度データが振動すると、演算処理の用いる加速度データが連続して何度も切り替わるため、演算処理の精度が劣化するおそれがある。そのため、閾値X>閾値Yとして加速度データの切り替え判定にヒステリシスを持たせるのが好ましい。
なお、図6のフローチャートでは、工程S110及びS180の閾値比較に第1加速度データを用いているが、第1加速度センサー100の計測レンジ内では第1加速度データと第2加速度データにほとんど差がなければ、第2加速度データを用いてもよい。
また、例えば、第2加速度センサー102の検出軸が2軸(x軸とy軸)の場合は、工程S150で、x軸加速度データとy軸加速度データとしては第2加速度データを用い、z軸加速度データとしては第1加速度データに含まれるz軸のデータを用いればよい。
[インパクト検出処理]
図7は、被験者2が打球したタイミングを検出する処理(図5の工程S30の処理)の手順の一例を示すフローチャート図である。
図7は、被験者2が打球したタイミングを検出する処理(図5の工程S30の処理)の手順の一例を示すフローチャート図である。
図7に示すように、まず、処理部200は、取得した角速度データ(時刻t毎に選択された角速度データ)を用いて各時刻tでの各軸の角速度のノルムn0(t)の値を計算する(S200)。例えば、時刻tでの角速度データをx(t)、y(t)、z(t)とすると、角速度のノルムn0(t)は、次の式(1)で計算される。
図8に示すように、センサーユニット10を、x軸がシャフトの長軸に平行な方向、y軸がスイングの方向、z軸がスイング面と垂直な方向になるように、ゴルフクラブ3のシャフトのグリップ近くに取り付け、被験者2がスイングを行ってゴルフボール4を打ったときの3軸角速度データx(t)、y(t)、z(t)の一例を、図9(A)に示す。図9(A)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度(dps)である。
次に、処理部200は、各時刻tでの角速度のノルムn0(t)を所定範囲に正規化(スケール変換)したノルムn(t)に変換する(S210)。例えば、計測データの取得期間における角速度のノルムの最大値をmax(n0)とすると、次の式(2)により、角速度のノルムn0(t)が0〜100の範囲に正規化したノルムn(t)に変換される。
図9(B)は、図9(A)の3軸角速度データx(t),y(t),z(t)から3軸角速度のノルムn0(t)を式(1)に従って計算した後に式(2)に従って0〜100に正規化したノルムn(t)をグラフ表示した図である。図9(B)において、横軸は時間(msec)、縦軸は角速度のノルムである。
次に、処理部200は、各時刻tでの正規化後のノルムn(t)の微分dn(t)を計算する(S220)。例えば、3軸角速度データの計測周期をΔtとすると、時刻tでの角速度のノルムの微分(差分)dn(t)は次の式(3)で計算される。
図9(C)は、図9(B)の3軸角速度のノルムn(t)からその微分dn(t)を式(3)に従って計算し、グラフ表示した図である。図9(C)において、横軸は時間(msec)、縦軸は3軸角速度のノルムの微分値である。なお、図9(A)及び図9(B)では横軸を0〜5秒で表示しているが、図9(C)では、打球の前後の微分値の変化がわかるように、横軸を2秒〜2.8秒で表示している。
最後に、処理部200は、ノルムの微分dn(t)の値が最大となる時刻と最小となる時刻のうち、先の時刻を打球のタイミングとして検出する(S230)。通常のゴルフスイングでは、打球の瞬間にスイング速度が最大になると考えられる。そして、スイング速度に応じて角速度のノルムの値も変化すると考えられるので、一連のスイング動作の中で角速度のノルムの微分値が最大又は最小となるタイミング(すなわち、角速度のノルムの微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング)を打球(インパクト)のタイミングとして捉えることができる。なお、打球によりゴルフクラブ3が振動するため、角速度のノルムの微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングが打球の瞬間と考えられる。従って、例えば、図9(C)のグラフでは、T1とT2のうち、T1が打球のタイミングとして検出される。
なお、被験者2がスイング動作を行う場合、トップ位置でゴルフクラブを静止し、ダウンスイングを行い、打球し、フォロースルーを行うといった一連のリズムが想定される。従って、処理部200は、図7のフローチャートに従って、被験者2が打球したタイミングの候補を検出し、検出したタイミングの前後の計測データがこのリズムとマッチするか否かを判定し、マッチする場合には、検出したタイミングを被験者2が打球したタイミングとして確定し、マッチしない場合には、次の候補を検出するようにしてもよい。
また、図7のフローチャートでは、処理部200は、3軸角速度データを用いて打球のタイミングを検出しているが、3軸加速度データを用いて、同様に打球のタイミングを検出することもできる。
[センサーユニットの姿勢計算処理]
図10は、センサーユニット10の姿勢(時刻Nでの姿勢)を計算する処理(図5の工程S40の一部の処理)の手順の一例を示すフローチャート図である。
図10は、センサーユニット10の姿勢(時刻Nでの姿勢)を計算する処理(図5の工程S40の一部の処理)の手順の一例を示すフローチャート図である。
図10に示すように、まず、処理部200は、時刻t=0として(S300)、静止時の3軸加速度データから重力加速度の向きを特定し、センサーユニット10の初期姿勢(時刻t=0の姿勢)を表すクォータニオンp(0)を計算する(S310)。
例えば、初期姿勢をXYZ座標系のベクトル(X0,Y0,Z0)とすると、クォータニオンp(0)は、次の式(4)で表される。
また、回転を表すクォータニオンqは次の式(5)で表される。
式(5)において、対象とする回転の回転角をθ、回転軸の単位ベクトルを(rx,ry,rz)とすると、w,x,y,zは、次の式(6)で表される。
時刻t=0ではセンサーユニット10は静止しているのでθ=0として、時刻t=0での回転を表すクォータニオンq(0)は、式(6)にθ=0を代入した式(5)より、次の式(7)のようになる。
次に、処理部200は、時刻tをt+1に更新し(S320)、時刻tの3軸角速度データから、時刻tの単位時間あたりの回転を表すクォータニオンΔq(t)を計算する(S320)。
例えば、時刻tの3軸角速度データをω(t)=(ωx(t),ωy(t),ωz(t))とすると、時刻tで計測された1サンプルあたりの角速度の大きさ|ω(t)|は、次の式(8)で計算される。
この角速度の大きさ|ω(t)|は、単位時間当たりの回転角度となっているため、時刻tの単位時間あたりの回転を表すクォータニオンΔq(t+1)は、次の式(9)で計算される。
ここでは、t=1なので、処理部200は、時刻t=1の3軸角速度データω(1)=(ωx(1),ωy(1),ωz(1))から、式(9)により、Δq(1)を計算する。
次に、処理部200は、時刻0からtまでの回転を表すクォータニオンq(t)を計算する(S340)。クォータニオンq(t)は、次の式(10)で計算される。
ここでは、t=1なので、処理部200は、式(7)のq(0)と工程S330で計算したΔq(1)から、式(10)により、q(1)を計算する。
次に、処理部200は、t=Nになるまで工程S320〜S340の処理を繰り返し、t=Nになると(S350のY)、工程S310で計算した初期姿勢を表すクォータニオンp(0)と直近の工程S340で計算した時刻t=0からNまでの回転を表すクォータニオンq(N)とから、次の式(11)により、時刻Nでの姿勢を表すクォータニオンp(N)を計算し(S360)、処理を終了する。
式(11)において、q*(N)はq(N)の共役クォータニオンである。このp(N)は、次の式(12)のように表され、センサーユニット10の時刻Nの姿勢をXYZ座標系のベクトルで表記すると、(XN,YN,ZN)となる。
[センサーユニットの仕様]
上述した本実施形態の運動解析装置20がゴルフスイングを精度よく解析するには、センサーユニット10がスイング解析にとって適切な仕様となっていなければならない。
上述した本実施形態の運動解析装置20がゴルフスイングを精度よく解析するには、センサーユニット10がスイング解析にとって適切な仕様となっていなければならない。
まず、センサーユニット10は、ゴルフクラブ3や被験者2に装着されるため、装着された状態でも被験者2のスイングに与える影響が小さいことが要求される。すなわち、被
験者2が、センサーユニット10が装着されたゴルフクラブ3を用いてスイングした場合と、センサーユニット10が装着されていない通常のゴルフクラブ3を用いてスイングした場合とで、スイングの動作に大きな差が生じてはいけない。
験者2が、センサーユニット10が装着されたゴルフクラブ3を用いてスイングした場合と、センサーユニット10が装着されていない通常のゴルフクラブ3を用いてスイングした場合とで、スイングの動作に大きな差が生じてはいけない。
例えば、センサーユニット10の重量がゴルフクラブ3の重量に対して無視できないほど大きい場合、センサーユニット10の装着位置によって重心が大きく変わり、被験者2のスイング動作に影響が生じる。また、例えば、センサーユニット10のサイズが大きいと、その装着位置によってはゴルフボール4を見る被験者2の視界を妨げ、あるいは、視界を妨げなくても被験者2の集中力が低下する等、被験者2が通常のスイング時とは異なる心理状態に置かれ、スイング動作に影響が生じる。従って、センサーユニット10の重量やサイズができるだけ小さいことが望まれる。
本件出願に際して、出願人は、小サイズかつ軽量のセンサーユニット10の開発に成功した。図11(A)〜図11(C)に、開発したセンサーユニット10の外観を概略的に示す。図11(A)はセンサーユニット10の平面図である。また、図11(B)は、図11(A)の矢印aで示す方向(図11(A)の下側)から視たセンサーユニット10の側面図であり、図11(C)は、図11(A)の矢印bで示す方向(図11(A)の左側)から視たセンサーユニット10の正面図である。また、図12(A)及び図12(B)に、センサーユニット10をゴルフクラブ3に取り付けた状態の一例を示す。図12(A)は斜視図であり、図12(B)はセンサーユニット10の側から見た平面図である。
図11(A)〜図11(C)に示すように、開発したセンサーユニット10のサイズは、幅が25mm、長さが50mm、高さが15mmである。図12(A)に示すように、センサーユニット10は、アタッチメント30でゴルフクラブ3に固定された状態でも被験者2の視界を妨げることはなく、被験者2の心理状態にもほとんど影響を与えないほど小さい。特に、図12(B)に示すように、センサーユニット10の幅w1(=25mm)は、一般的なゴルフクラブ3のシャフトの最大幅(図10(B)ではグリップ部の先端の幅)w2よりも小さい。
また、図11(A)〜図11(C)に示すように、開発したセンサーユニット10の本体11の表面には、端部の離れた位置に2つのLED12,13(発光部の一例)、電源スイッチ14及び内蔵バッテリーの充電用コネクターを覆う脱着式のカバー15が設けられている。LED12は、被験者2に各種の指示を行うためのものであり、例えば、被験者2が静止している時(アドレス時)にスイング計測が可能な状態になったことを示す(スイングの開始を指示する)ためにLED12の色が変わる。LED13は、電源スイッチ14の押下操作と連動して電源のオン/オフ状態を表示するためのものである。
図12(A)に示すように、LED12は、センサーユニット10がゴルフクラブ3に装着された状態で被験者2に視認されやすいように本体11の表面の端部に設けられており、被験者2は、アドレス時にLED12を見てスイングを開始するタイミングを知ることができる。
なお、図13(A)に示すように、開発したセンサーユニット10は、ゴルフクラブ3のシャフトのグリップ部以外の位置にも装着可能である。また、被験者2から見て大部分が隠れるようにシャフトの裏側に装着することも可能であり、被験者2の心理状態に与える影響をさらに小さくすることができる。図13(B)は、センサーユニット10がゴルフクラブ3のシャフトの裏側に装着された状態でゴルフクラブ3側から見た平面図であり、このような平面視においてLED12,13の少なくとも一部が視認されるようになっている。従って、被験者2は、センサーユニット10をシャフトに裏側に装着しても、LED12の表示変化を視認し、スイング開始のタイミングを知ることができる。
また、開発したセンサーユニット10の重量は、アタッチメント30を含めてもわずか17gであり、一般のゴルフクラブ3の重量は300g〜500g程度であるから、センサーユニット10の装着位置が変わっても重心がほとんど変わらず、スイングに影響が生じにくい。
次に、スイング解析を精度よく行うためには、センサーユニット10に内蔵される第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110の性能も重要である。すなわち、第2加速度センサー102と角速度センサー110は、それぞれ、スイング中の最大加速度と最大角速度を捉えることができなければならない。
スイング中の角速度については、スイングの回転軸まわりの角速度が大きく、同様に打球時(インパクト時)の前後で最大となる。従って、角速度センサー110は、インパクト前後の最大角速度を捉える必要があり、姿勢計算に必要な計測分解能を確保できる範囲でなるべく高い計測レンジとすることが望ましい。
また、スイング中の加速度については、スイングの方向に加わる並進加速度とスイングの回転による遠心加速度が大きく、最大速度となる打球時(インパクト時)の前後で加速度が最大となる。特に、打球時には衝撃も加わるため、並進加速度が極めて大きくなる。従って、センサーユニット10を、3軸が図8に示した方向になるようにゴルフクラブ3に装着した場合、第2加速度センサー102は、遠心加速度を検出するx軸と並進加速度を検出するy軸の2軸について、インパクト時の加速度を計測可能な十分に高い計測レンジにする必要がある。第1加速度センサー100は、インパクト時の加速度を計測する必要はないが、インパクト前後以外の期間で加わる加速度を計測する必要があるため、必要な計測分解能を確保できる範囲でなるべく高い計測レンジとすることが望ましい。
センサーユニット10の開発に際し、実測やヒヤリング等、様々な観点から解析した結果、一般的なゴルファーのヘッドスピードは30〜45m/sであり、プロゴルファーでは50m/sを超える場合もあることがわかり、図14に示すような実測データも得られた。図14において、横軸はダウンスイング後の時刻(秒)であり、縦軸はヘッドスピード(m/s)あるいはスイングの回転軸まわりの角速度(dps(degrees per second))である。なお、ヘッドスピードとスイングの回転軸まわりの角速度とは比例関係にある。また、D1はアマチュアゴルファーの計測データであり、D2はプロゴルファーの計測データである。時刻0の時がインパクトの瞬間であり、アマチュアゴルファーでは2000dps程度、プロゴルファーでは2000〜2500dpsの角速度が計測された。従って、本実施形態では、角速度センサー110は、少なくとも2500dpsの角速度を計測可能とする。さらに、よりスイングの早いゴルファーの運動解析を精度よく行うためには、角速度センサー110は、少なくとも3000dpsの角速度を計測可能であることが望ましい。
また、スイングの回転中心(肩の位置)から50〜70cmの位置にくるシャフトあるいは腕にセンサーユニット10を装着した場合、一般的なプレーヤーでは、インパクト近傍で最大50G〜70Gの加速度が加わり、インパクト近傍以外では最大16G〜24Gの加速度が加わることがわかった。従って、本実施形態では、第2加速度センサー102は、インパクト時の加速度を捉えるために少なくとも50Gの加速度を計測可能とし、第1加速度センサー100は、インパクト近傍以外の加速度を捉えるために少なくとも16Gの加速度を計測可能とする。なお、第1加速度センサー100は、必要な計測分解能を確保できる場合には、少なくとも24Gの加速度を計測可能であることが望ましい。
実際に開発したセンサーユニット10では、角速度センサー110として、少なくとも
3000dpsを計測可能な(計測レンジが±3000dps以上の)3軸ジャイロセンサーを採用した。また、第1加速度センサー100として、少なくとも16Gを計測可能な(計測レンジが±16G以上の)3軸加速度センサーを採用し、第2加速度センサー102として、少なくとも200Gを計測可能な(計測レンジが±200G以上の)2軸加速度センサーを採用した。
3000dpsを計測可能な(計測レンジが±3000dps以上の)3軸ジャイロセンサーを採用した。また、第1加速度センサー100として、少なくとも16Gを計測可能な(計測レンジが±16G以上の)3軸加速度センサーを採用し、第2加速度センサー102として、少なくとも200Gを計測可能な(計測レンジが±200G以上の)2軸加速度センサーを採用した。
また、計測精度を高めるために、第1加速度センサー100、第2加速度センサー102及び角速度センサー110の少なくとも一部の(好ましくは全部の)サンプリングレートは、1ksps(kilo samples per second)以上であることが望ましいが、サンプリングレートが高いほど消費電力が増加し、内蔵バッテリーの持続時間が短くなる。開発したセンサーユニット10では、1kspsのサンプリングレート(出力データレート)、4時間のバッテリー持続時間を実現した。
図15に、開発したセンサーユニット10の仕様をまとめた。このように、開発したセンサーユニット10は、小型かつ軽量であるため運動解析用に適しており、かつ、十分な計測レンジを有するので精度のよい運動解析を実現することができる。なお、開発したセンサーユニット10は、一般にゴルフよりもスイングの遅いテニスや野球などの運動解析にも適用できる。
以上に説明したように、本実施形態の運動解析システム1では、センサーユニット10は、少なくとも2500dpsの角速度を計測可能な角速度センサー110により、一般的な被験者2のスイング中に加わる最大角速度をとらえることが可能である。また、センサーユニット10は、少なくとも50Gの加速度を計測可能な第2加速度センサー102により、一般的な被験者2のスイング中に加わる最大加速度をとらえることが可能である。また、センサーユニット10は、第1加速度センサー100により、第2加速度センサー102よりも高い分解能で加速度を計測可能である。そして、運動解析装置20は、第2加速度センサー102が計測した加速度データを用いて被験者2が打球したタイミングを検出することができるとともに、第1加速度センサー100が計測した加速度データや角速度センサー110が計測した角速度データを用いてセンサーユニット10の位置や姿勢を精度よく計算することができる。従って、本実施形態の運動解析システム1によれば、被験者2のゴルフスイングを精度よく解析することができる。
2.変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上述した各実施形態ではゴルフスイングの解析を行う運動解析システム(運動解析装置)を例に挙げたが、本発明は、テニスラケットや野球のバットなどの様々な運動具を用いた運動解析システム(運動解析装置)に適用することができる。
また、上述した各実施形態では、運動解析装置20は、1つのセンサーユニット10の計測データを用いて運動解析を行っているが、複数のセンサーユニット10の各々をゴルフクラブ3又は被験者2に装着し、運動解析装置20は、当該複数のセンサーユニット10の計測データを用いて運動解析を行ってもよい。
また、上述した各実施形態では、センサーユニット10と運動解析装置20が別体であるが、これらを一体化して運動器具又は被験者に装着可能なセンサーユニットあるいは運動解析装置であってもよい。
上述した各実施形態および各変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない
。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1 運動解析システム、2 被験者、3 ゴルフクラブ、4 ゴルフボール、10 センサーユニット、20 運動解析装置、100 第1加速度センサー、102 第2加速度センサー、110 角速度センサー、120 信号処理部、130 通信部、200 処理部、201 データ取得部、202 動作検出部、203 運動解析部、204 記憶処理部、205 表示処理部、210 通信部、220 操作部、230 ROM、240 RAM、250 記録媒体、260 表示部
Claims (8)
- 少なくとも2500dpsの角速度を計測可能な第1のセンサーと、少なくとも50Gの加速度を計測可能な第2のセンサーと、少なくとも24Gの加速度を計測可能な第3のセンサーと、を含み、運動器具および前記運動器具を操作する被験者の少なくとも一方に装着されるセンサーユニットの出力を用いて、前記被験者の運動解析を行う処理部を含み、
前記処理部は、
前記第1のセンサーが計測する角速度を用いて、運動時の前記センサーユニットの姿勢の演算し、
且つ、運動時に印加される加速度に応じて、前記第2のセンサーおよび前記第3のセンサーの出力の選択を行い、選択されたセンサーの加速度を用いて、運動中の前記センサーユニットの位置を演算する、運動解析装置。 - 前記第1のセンサーは複数軸回りの角速度を計測可能であり、
前記処理部は、
各軸回りに生じた角速度のノルムから打球のタイミングを演算する、請求項1に記載の運動解析装置。 - 前記処理部は、運動開始時は前記第3のセンサーが計測する加速度を用いて演算を行い、運動中に印加される加速度が予め設定された閾値を超えた場合に前記第2のセンサーが計測する加速度を用いて演算を行う、請求項1または2に記載の運動解析装置。
- 前記第1のセンサーは、少なくとも3000dpsの角速度を計測可能である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の運動解析装置。
- 前記第1のセンサー、前記第2のセンサー、および前記第3のセンサーの少なくとも一つのサンプリングレートは1ksps以上である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の運動解析装置。
- 前記運動器具はゴルフクラブである、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の運動解析装置。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の運動解析装置と、前記センサーユニットと、を含む、運動解析システム。
- 前記センサーユニットの幅が、前記運動器具のシャフトの最大幅以下である、請求項7に記載の運動解析システム。
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Cited By (1)
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KR102091827B1 (ko) * | 2018-12-19 | 2020-03-20 | 주식회사 고고탁 | 탁구 라켓의 스윙 정확도 및 교체 판별 장치 |
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JP2017124071A (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | セイコーエプソン株式会社 | 電子機器、システム、提示方法、提示プログラム、及び記録媒体 |
JP2017124099A (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | セイコーエプソン株式会社 | 運動解析方法、運動解析プログラム及びその記憶媒体並びに運動解析装置及び運動解析システム |
US10605823B2 (en) * | 2016-02-25 | 2020-03-31 | m.Cube, Inc. | Multiple MEMS device and methods |
US10137347B2 (en) * | 2016-05-02 | 2018-11-27 | Nike, Inc. | Golf clubs and golf club heads having a sensor |
US10159885B2 (en) | 2016-05-02 | 2018-12-25 | Nike, Inc. | Swing analysis system using angular rate and linear acceleration sensors |
US10220285B2 (en) | 2016-05-02 | 2019-03-05 | Nike, Inc. | Golf clubs and golf club heads having a sensor |
JP6753144B2 (ja) * | 2016-05-31 | 2020-09-09 | 住友ゴム工業株式会社 | 打点推定装置 |
EP3513356B1 (en) * | 2016-09-16 | 2023-04-26 | Blast Motion, Inc. | Motion capture system that combines sensors with different measurement ranges |
USD939986S1 (en) | 2019-10-28 | 2022-01-04 | Pure Global Brands, Inc. | Counter for a bar on a seesaw |
JP2022152252A (ja) * | 2021-03-29 | 2022-10-12 | セイコーエプソン株式会社 | センサーモジュールおよび計測システム |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8280682B2 (en) * | 2000-12-15 | 2012-10-02 | Tvipr, Llc | Device for monitoring movement of shipped goods |
US7171331B2 (en) * | 2001-12-17 | 2007-01-30 | Phatrat Technology, Llc | Shoes employing monitoring devices, and associated methods |
US20160047675A1 (en) * | 2005-04-19 | 2016-02-18 | Tanenhaus & Associates, Inc. | Inertial Measurement and Navigation System And Method Having Low Drift MEMS Gyroscopes And Accelerometers Operable In GPS Denied Environments |
US7602301B1 (en) * | 2006-01-09 | 2009-10-13 | Applied Technology Holdings, Inc. | Apparatus, systems, and methods for gathering and processing biometric and biomechanical data |
US8384665B1 (en) * | 2006-07-14 | 2013-02-26 | Ailive, Inc. | Method and system for making a selection in 3D virtual environment |
JP2009240677A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Mizuno Corp | スイング分析装置 |
WO2010045557A2 (en) * | 2008-10-16 | 2010-04-22 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Smart container uwb sensor system for situational awareness of intrusion alarms |
US8257191B2 (en) * | 2009-08-27 | 2012-09-04 | Nike, Inc. | Golf clubs and golf club heads having digital lie and/or other angle measuring equipment |
JP5728830B2 (ja) | 2010-05-20 | 2015-06-03 | セイコーエプソン株式会社 | 運動解析装置、運動解析方法 |
US20120046907A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-02-23 | Travis Scott | Training aid |
US8986130B2 (en) * | 2011-04-28 | 2015-03-24 | Nike, Inc. | Golf clubs and golf club heads |
US8845451B2 (en) | 2011-05-27 | 2014-09-30 | Acushnet Company | Fitting system for a golf club |
US8784228B2 (en) | 2011-05-27 | 2014-07-22 | Acushnet Company | Swing measurement golf club with sensors |
US20130260909A1 (en) | 2011-05-27 | 2013-10-03 | Acushnet Company | Fitting system for a golf club |
US8821306B2 (en) | 2011-05-27 | 2014-09-02 | Acushnet Company | Fitting system for a golf club |
JP5761506B2 (ja) * | 2011-06-09 | 2015-08-12 | セイコーエプソン株式会社 | スイング分析装置、スイング分析システム、スイング分析方法、スイング分析プログラム、および記録媒体 |
JP5915148B2 (ja) * | 2011-12-16 | 2016-05-11 | セイコーエプソン株式会社 | 運動解析方法及び運動解析装置 |
US9599633B2 (en) * | 2012-06-12 | 2017-03-21 | Guardity Technologies, Inc. | Mounting angle calibration for an in-vehicle accelerometer device |
JP2014097381A (ja) | 2012-11-15 | 2014-05-29 | Acushnet Co | センサを具備するスイング測定用ゴルフクラブ |
JP2014110832A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Seiko Epson Corp | 運動解析システム及び運動解析方法 |
DE102012224321B4 (de) * | 2012-12-21 | 2022-12-15 | Applejack 199 L.P. | Messvorrichtung zum Erfassen einer Schlagbewegung eines Schlägers, Trainingsvorrichtung und Verfahren zum Training einer Schlagbewegung |
US8998717B2 (en) * | 2013-01-17 | 2015-04-07 | Ppg Technologies, Inc. | Device and method for reconstructing and analyzing motion of a rigid body |
US20140214345A1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | Michael ORDANIS | System and method for monitoring an electrical network |
JP6099417B2 (ja) * | 2013-02-01 | 2017-03-22 | ダンロップスポーツ株式会社 | ゴルフスイングにおけるインパクト時間の抽出方法 |
JP2015002912A (ja) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | セイコーエプソン株式会社 | 運動解析装置および運動解析プログラム |
JP2015033425A (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | セイコーエプソン株式会社 | センサーユニット、および運動検出装置 |
US20150057111A1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Quattriuum Inc. | System, device and method for quantifying motion |
-
2014
- 2014-02-21 JP JP2014031825A patent/JP2015156882A/ja active Pending
-
2015
- 2015-02-12 US US14/620,891 patent/US9864904B2/en active Active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102091827B1 (ko) * | 2018-12-19 | 2020-03-20 | 주식회사 고고탁 | 탁구 라켓의 스윙 정확도 및 교체 판별 장치 |
WO2020130191A1 (ko) * | 2018-12-19 | 2020-06-25 | 김상경 | 탁구 라켓의 스윙 정확도 및 교체 판별 장치 |
CN113301970A (zh) * | 2018-12-19 | 2021-08-24 | 高高卓株式会社 | 乒乓球拍的挥拍准确度及更换辨别装置 |
JP2022515242A (ja) * | 2018-12-19 | 2022-02-17 | ゴーゴータック インコーポレーティッド | 卓球ラケットのスイング正確度及び交換判別装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US20150238813A1 (en) | 2015-08-27 |
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